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浅析证据意识及其在高中生物学必修2“遗传与进化”模块中的渗透     

浅析证据意识及其在高中生物学必修2“遗传与进化”模块中的渗透

 

人民教育出版社课程教材研究所(10081) 林青

 

摘要在中学生物学教学中,证据意识是以“求真务实”为核心的品格,以科学地“获取、评价、表达、运用”证据的能力为基础。证据意识是学生发展核心素养的必备要素之一,是生物学学科核心素养的重要要求之一。高中生物学必修2“遗传与进化”模块的编写主线是基于科学研究的证据线,教材诸多方面都特别注重了对证据意识的渗透,本文结合教材内容进行了具体剖析,并就如何利用好教材培养学生的证据意识提出了建议。

 


关键词证据意识,必修2遗传与进化,高中生物学,核心素养 


 

1.证据意识的内涵

“证据意识”这个词我们并不陌生,但关于证据意识在中学生物学教学中的具体内涵,目前似乎还没有一个明确的界定。关于“证据意识”的概念,较早出现的解释大多是从法学角度的“证据”概念与心理学角度的“意识”概念出发进行提炼的。例如,证据意识是人的头脑对于能够证明某事物的真实性的有关事实或材料的反映,是感觉、思维等各种心理过程的总和[1]。这个关于证据意识的概念,并不能很好地体现中学生物学教学的特性。那么,在中学生物学教学中我们该怎样理解“证据意识”呢? 

 

1.1 证据意识以“求真务实”为核心

“崇尚真知,能理解和掌握基本的科学原理和方法;尊重事实和证据,有实证意识和严谨的求知态度[2]。在“中国学生发展核心素养”的文化基础中,以上内容在科学精神的3个基本要点之一理性思维中作为主要表现被提出。”这里的 “尊重事实和证据”“有实证意识”即指向要有证据意识。可见,证据意识是学生发展核心素养的必备要素之一。文化基础是学生发展核心素养总体框架的三大方面之一,其内涵包括“追求真、善、美的统一”,而证据意识体现的正是对“真”的追求,即“求真”。

“求真、求实”的证据意识在中学历史教学中的研究相对比较充分,可参考以下论点。“‘求真、求实’是证据意识的要求,培养学生的证据意识,不仅能够使其提高自己的历史学习能力,更能够逐步树立起尊重历史、求真求实的科学态度[3]。”“要追求真实的历史,寻找坚实可信的史料证据,逐步树立‘求真、求实’的证据意识[4]。”“证据意识的核心是‘求真、求实’。培养学生求真、求实'的证据意识是中学历史课程的重要目标之一。新的历史课程改革下,证据意识的培养重在追求真实,而真实是需要支撑的,这种支撑主要是指可靠的历史材料。在中学历史教学的过程中培养学生的证据意识,就是要利用中学历史学科教学内容,对学生进行以‘求真、求实’为中心的史证教育。[5] 

在自然科学学科的教学中,关于证据意识的研究还十分有限。中学化学教学领域的相关研究提出“证据意识的核心是‘求真务实’,在日常化学教学中,应注重学生阅读证据,选择证据,运用证据的能力,养成求真务实的科学态度和做人原则。”赵占良老师在文章中指出“人类追求真、善、美都离不开思维,求真的思维是科学思维。”而科学思维是基于事实证据的,且崇尚严谨和务实的求知态度:严谨主要是指获取证据的方法和从证据到结论的思维是严密的、周全的、无漏洞的;务实主要是指使人的认知符合客观事物的真实情况[6]。”

根据以上分析,笔者认为在中学生物学教学中,证据意识应该以“求真务实”为核心,一方面要有对“真知”的探索意识,有为此获取证据的意识;另一方面要尊重事实,运用真实可信的证据,以严谨、实事求是的态度去证实或证伪,从而获得“真知”。

 

1.2 证据意识以科学地“获取、评价、表达、运用”证据的能力为基础

既然证据意识在科学精神基本要点之一的理性思维中被提出,说明其在自然科学学科的学科核心素养发展中具有重要意义。这一点从生物学、物理、化学三科提炼的学科核心素养中就可见一斑。

证据意识在化学学科核心素养中最为显性,“证据推理与模型认知”作为学科核心素养的5个方面之一被提出,并具体解释为“具有证据意识,能基于证据对物质组成、结构及其变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实或证伪;建立观点、结论和证据之间的逻辑关系[7]。”生物学和物理都在科学思维的内涵中明确指向要有证据意识,分别表述为“尊重事实和证据,崇尚严谨和务实的求知态度,运用科学的思维方法认识事物,解决实际问题的思维习惯和能力[8]”以及“基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判,进行检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品格[9]”。理性思维是科学思维的核心,因此,科学思维包含证据意识的内容无可厚非。除科学思维,物理学科核心素养在科学探究素养下也明确提出要基于证据得出结论并作出解释[9]。生物学学科核心素养的科学探究素养虽然没有显性地表明这一点,但作出假设和得出结论要基于证据是科学探究过程的基本原则。

基于以上资料,不难看出,在核心素养的具体要求中,不仅要求要尊重事实和证据,还对“基于事实证据作出假设、进行推理、得出结论”等证据的运用层面提出了要求。在中学化学教学的相关研究中,“化学证据意识”被提炼为:在化学学科教学和学习过程中,重视和尊重证据,寻找并依靠证据来得出和解释结论的心理状态和相关能力[10]。笔者认为,除获取和运用证据外,证据意识还应包含评价和表达证据,即证据意识以科学地“获取、评价、表达、运用”证据的能力为基础。首先,要能够有获取证据来解决问题的意识。其次,要能够评价证据的相关性。赵占良老师指出,所谓证据,是指可以用来作出判断的事实依据,它建立在事实基础上,但并不等同于事实,只有与论题直接相关的事实才能作为证据[6]。因此,能够在林林总总的事实中对它们与论题的相关性进行分析与评价,是证据意识的重要方面。再次,要能够科学地表达证据,这一点很容易被忽略,但这是能够充分发挥证据价值的重要保证,如孟德尔之所以能清晰地揭示出遗传规律,与其使用不同的字母代表遗传因子来简单明了地表示遗传过程是有直接关系的。科学地表达后,还要能够科学地运用证据,能够基于证据提出假设、进行推理、得出结论等。

基于以上论述,笔者认为,在中学生物学教学中,证据意识是以“求真务实”为核心的品格,它以科学地“获取、评价、表达、运用”证据的能力为基础。在教材编写和实际教学中,可以通过训练学生“获取、评价、表达、运用”证据的能力来帮助学生树立证据意识。

 

2.高中生物学必修2“遗传与进化”模块中证据意识的渗透

在自然科学中,证据是作出判断、证明论点、得出科学结论的基础。科学家往往需要先获得证据再运用论证方法评价证据和观点之间的相关性,从而得出科学结论[11]。必修2模块是以科学史为编写主线的,而科学史的线索其实就是科学研究的证据线。在编写中,教材的诸多内容都注重向学生渗透证据意识。

 

2.1 必修2的编写主线也表现为科学研究的证据线

必修2模块主要是依据课程标准中“概念遗传信息控制生物性状,并代代相传”与“概念4  生物的多样性和适应性是进化的结果”两个大概念来进行内容选取与组织的。分析科学发展的历史,我们可以梳理出围绕“基因”这一核心概念以及“基因与性状关系”这一核心问题的认识线索,也可以说是逻辑线索,即为认识主线。而认识主线的走向是基于真实的科学研究证据,认识主线上的每一个节点都对应重要的实验证据,因此与认识主线相对应的有一条证据主线。根据认识主线和证据主线,结合课程标准的具体要求,教材最终设置了对应的内容,形成内容主线,进而形成了必修2的编写框架。因此,要准确理解、把握必修2的编写主线,必须抓好这三条线——认识主线、证据主线以及内容主线,具体如图1所示。

 Image

必修2模块的认识主线、证据主线以及内容主线

 

需要特别指出的是认识主线与证据主线的关系,笔者认为他们是相互影响的,因此在图1中他们之间以双箭头连接。唯物主义认识论原理告诉我们,实践是认识的来源,是认识发展的动力,而认识对实践又具有反作用。实践的来源是客观世界,所谓一切从实际出发,这里的实际可以理解为客观事实,包括可以得到可靠结论的让人信服的证据。自然科学的研究对象是自然界中的万事万物,在科学发展的历程中,人们基于事实证据对事物间的规律进行归纳(归纳法),或是基于事实证据提出假说,并根据假说进行演绎推理(假说—演绎法),从而形成某种认识;在认识的驱动下,人们去获取证据来进行验证;获得的证据又会影响认识,如对提出的假说进行判断、修正或是进一步提出新的假说,并去获取新的证据予以验证,从而推动认识的发展。因此,认识主线的发展与证据主线的发展是相辅相成的,这两条线也是我们真正理解必修2编写思路的重点。了解了认识发展的主线以及科学研究的证据主线,自然也就明白了必修2内容为什么这样选取与组织。

按照科学史进行编排的思路本身就是对科学发展过程中“求真务实”的体现,也表明证据意识在推动科学发展中的重要作用。

 

2.2 关键节点以科学实验为证据,引导学生分析与评价证据,并运用证据得出结论

从编写思路的梳理中不难看出,本模块的内容设置在关键节点上都是以实验为证据的。教材在充分考虑学生接受能力以及课程标准要求的基础上,都尽量还原科学实验的原貌,力求让学生体验科学研究的真实过程,体会科学家是如何“获取、评价、表达、运用”证据的,并通过 “问题串”“问题探讨”“思考·讨论”等引导学生科学地分析与评价证据,并学会运用证据得出结论。

1章“遗传因子的发现”整章的编写其实就是围绕孟德尔豌豆杂交实验展开的。开篇第一个“问题探讨”以“你的证据有哪些?”这一问题引入,引领学生从孟德尔的实验中寻找证据,探索遗传规律。在讲到核心实验时如“一对相对性状的杂交实验”“两对相对性状的杂交实验”,教材采用问题串的形式,以问题驱动,使学生能够在孟德尔真实实验证据的基础上逐步总结出“分离定律”与“自由组合定律”,从而以证据引领,很好地完成了本章核心内容的组织。可以看出,本模块从开篇第一章起就注重对学生证据意识的培养。

“在证据的基础上得出结论”是本模块在编写时一直贯彻的基本思路,除上述的“遗传定律的发现”,还有“证明基因在染色体上”“揭示遗传物质本质”“DNA双螺旋模型的建立”“DNA的半保留复制”等内容。其中“证明基因在染色体上”“揭示遗传物质本质”“DNA的半保留复制”等的科学研究过程,都反应了实验证据是怎样打破人们的固有思维,揭示真理的。例如,摩尔根的果蝇实验使其从对“萨顿的基因位于染色体上”学说的态度从怀疑转变为支持;格里菲思、艾弗里、赫尔希和蔡斯的实验推翻了人们对蛋白质是遗传物质的主导观点。这既反映了前面所说的“认识”与“证据”之间的相互关系,证据推动了认识的发展;又充分体现了证据意识“求真务实”的核心。

4章中“表观遗传”的内容是教材新加入的内容,这部分内容属于比较前沿的科学进展,对老师和学生来说都比较陌生,且理解起来难度较大,课程标准对这部分的要求并不高。教材以“柳穿鱼花的形态结构”和“小鼠毛色的遗传”两个真实的实验证据来引导学生理解什么叫“基因中碱基序列不变但表型改变的表观遗传现象”。

6章新增了“生物有共同祖先的证据”一节,综合培养了学生的证据意识,可以说是必修2模块对证据意识的培养较为显性化的体现。这部分内容王颖老师已给出详细的介绍,在此不再赘述[11]

 

2.3 本模块科学方法侧重点“假说—演绎法”的训练过程也是对证据意识的培养过程

假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法,也是必修2模块科学方法训练的侧重点。假说—演绎法是在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,推出预测的结果,再通过实验来检验。由此定义,不难看出,“证据”在其中扮演了重要的角色。一方面,最为显性的是预测的结果需要由真实的实验证据来检验,假说是否成立则决定于推论是否得到证据支持;另一方面,提出假说本身也是依赖于事实证据,在某种程度上讲,提出假说能力的强弱依赖于证据意识的强弱。教材还专门设置了一个“提出假说”的思维训练活动,具体训练学生基于实验证据提出假说的能力。因此,可以说本模块对假说—演绎法的训练实际上也是对证据意识的培养。

 

3.用好教材,培养学生的证据意识

证据意识是学生发展核心素养必备的要素之一,是生物学学科核心素养的重要要求之一,是发展科学思维与科学探究素养的重要基础,培养学生的证据意识具有重要的教育价值,应当在教学中予以重视。必修2模块在编写中特别注重了证据意识的渗透,因此,应当充分用好教材来对学生进行证据意识的培养,具体可从训练学生“获取、评价、表达、运用”证据的能力等方面入手,使学生逐渐形成“求真务实”的品格,全面提升学生的证据意识。

第一,在学习本模块时,要能够帮助学生梳理出教材编写的认识主线、证据主线和内容主线,并厘清三条线的关系,一方面可以使学生明白科学的发展是基于证据的,认识到培养证据意识的必要性;另一方面也可以让学生真正理解本模块学习的价值和意义。

第二,要充分利用好教材中诸多对科学研究过程的介绍,使学生体会科学家获取证据、表达证据的过程,并结合教材设计的问题串、“问题探讨”和“思考·讨论”等来训练学生如何科学地分析、评价实验证据,并运用证据得出结论,从而逐步培养证据意识。

第三,作为发展科学思维与科学探究素养的重要基础,证据意识的培养也依托于科学思维与科学探究的训练,教材中设置了“思维训练”与“探究·实践”栏目,其中很多活动可以有效地提高学生的证据意识。例如,“提出假说”的思维训练可以有效培养学生根据实验证据提出假说的能力,“分析相关性”的思维训练可以很好地培养学生评价证据相关性的能力;“探究·实践”活动“观察蝗虫精母细胞减数分裂装片”“探究抗生素对细菌的选择作用”可以培养学生获取证据的能力[11]

第四,在假说—演绎法的训练中培养学生基于证据提出假说以及通过实验证据检验假说的能力,对证据的运用层次进行强化训练,并使学生体会事实证据是认识的基础,是推动认识发展的重要动力,形成辩证唯物主义的观点。

 


 参考文献

[1]周智荣.中学历史教学中学生证据意识的培养[J].教学月刊(中学版),20076):26.

[2]核心素养研究课题组中国学生发展核心素养[J]. 中国教育学刊,201610):1-3.

[3]许沙沙高中历史教学中证据意识的培养研究[D]. 山东:山东师范大学,201811.

[4]汤金波中学历史教学中证据意识的培养[D]. 江苏:扬州大学,2014712.

[5]崔文超中学历史教学中证据意识的培养研究[D].山东:山东师范大学,20142614.

[6]赵占良对生物学学科核心素养的理解(二)——科学思维及其教学[J]. 中学生物教学,201910):4-7.

[7]中华人民共和国教育部普通高中化学课程标准(2017年版)[M]. 北京:人民教育出版社,20183-4.

[8]中华人民共和国教育部普通高中生物学课程标准(2017年版)[M]. 北京:人民教育出版社,20184.

[9]中华人民共和国教育部普通高中物理课程标准(2017年版)[M]. 北京:人民教育出版社,20184-5.

[10]江娟中学化学教学中证据意识的培养研究[D]. 云南:云南师范大学,201916.

[11]王颖建立生命观念发展科学思维——《生物学·必修2·遗传与进化》修订情况介绍(一)[J]. 中学生物教学,201912):4-7.

 


转自《中学生物教学》2020年第5  

 

 2  已被阅读了60次  楼主 2020-12-14 19:19:46
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